
1.結(jié)合橢圓的定義,考查應(yīng)用能力,凸顯邏輯推理、數(shù)學(xué)運(yùn)算的核心素養(yǎng).
2.結(jié)合橢圓的定義、簡單的幾何性質(zhì)、幾何圖形,會(huì)求橢圓方程及解與幾何性質(zhì)有關(guān)的問題,凸顯數(shù)學(xué)運(yùn)算、直觀想象的核心素養(yǎng).
[理清主干知識(shí)]
1.橢圓的定義
平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn)F1,F(xiàn)2的距離的和等于常數(shù)(大于|F1F2|)的點(diǎn)的軌跡叫做橢圓.這兩個(gè)定點(diǎn)叫做橢圓的焦點(diǎn),兩焦點(diǎn)間的距離叫做橢圓的焦距.
集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a>0,c>0,且a,c為常數(shù).
(1)若a>c,則集合P為橢圓.
(2)若a=c,則集合P為線段.
(3)若ab>0),
所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(c=1,,\f(c,a)=\f(1,3),,c2=a2-b2,))解得a2=9,b2=8.
故橢圓C的方程為eq \f(x2,9)+eq \f(y2,8)=1.
4.(求參數(shù))橢圓x2+my2=1的焦點(diǎn)在y軸上,長軸長是短軸長的2倍,則m=________.
解析:橢圓x2+my2=1可化為x2+eq \f(y2,\f(1,m))=1,因?yàn)槠浣裹c(diǎn)在y軸上,所以a2=eq \f(1,m),b2=1,依題意知 eq \r(\f(1,m))=2,解得m=eq \f(1,4).
答案:eq \f(1,4)
二、易錯(cuò)點(diǎn)練清
1.(忽視橢圓定義中2a>|F1F2|) 到兩定點(diǎn)F1(-2,0)和F2(2,0)的距離之和為4的點(diǎn)的軌跡是( )
A.橢圓 B.線段
C.圓 D.以上都不對(duì)
答案:B
2.(忽視對(duì)焦點(diǎn)位置的討論)若橢圓的方程為eq \f(x2,10-a)+eq \f(y2,a-2)=1,且此橢圓的焦距為4,則實(shí)數(shù)a=________.
解析:①當(dāng)焦點(diǎn)在x軸上時(shí),10-a-(a-2)=22,解得a=4;②當(dāng)焦點(diǎn)在y軸上時(shí),a-2-(10-a)=22,解得a=8.
答案:4或8
3.(忽視橢圓上點(diǎn)的坐標(biāo)滿足的條件)已知點(diǎn)P是橢圓eq \f(x2,5)+eq \f(y2,4)=1上y軸右側(cè)的一點(diǎn),且以點(diǎn)P及焦點(diǎn)F1,F(xiàn)2為頂點(diǎn)的三角形的面積等于1,則點(diǎn)P的坐標(biāo)為______________.
解析:設(shè)P(x,y),由題意知c2=a2-b2=5-4=1,所以c=1,則F1(-1,0),F(xiàn)2(1,0).由題意可得點(diǎn)P到x軸的距離為1,所以y=±1,把y=±1代入eq \f(x2,5)+eq \f(y2,4)=1,得x=±eq \f(\r(15),2),又x>0,所以x=eq \f(\r(15),2),所以P點(diǎn)坐標(biāo)為eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(15),2),1))或eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(15),2),-1)).
答案:eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(15),2),1))或eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(15),2),-1))
考點(diǎn)一 橢圓定義的應(yīng)用
考法(一) 利用定義求軌跡方程
[例1] (2021·濟(jì)南調(diào)研)已知兩圓C1:(x-4)2+y2=169,C2:(x+4)2+y2=9,動(dòng)圓M在圓C1內(nèi)部且和圓C1相內(nèi)切,和圓C2相外切,則動(dòng)圓圓心M的軌跡方程為( )
A.eq \f(x2,64)-eq \f(y2,48)=1 B.eq \f(y2,64)+eq \f(x2,48)=1
C.eq \f(x2,48)-eq \f(y2,64)=1 D.eq \f(x2,64)+eq \f(y2,48)=1
[解析] 設(shè)圓M的半徑為r,則|MC1|+|MC2|=(13-r)+(3+r)=16>8=|C1C2|,
所以M的軌跡是以C1,C2為焦點(diǎn)的橢圓,且2a=16,2c=8,故所求的軌跡方程為eq \f(x2,64)+eq \f(y2,48)=1.
[答案] D
考法(二) 求解“焦點(diǎn)三角形”問題
[例2] 橢圓C:eq \f(x2,a2)+y2=1(a>1)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,P為橢圓上異于端點(diǎn)的任意一點(diǎn),PF1,PF2的中點(diǎn)分別為M,N,O為坐標(biāo)原點(diǎn),四邊形OMPN的周長為2eq \r(3),則△PF1F2的周長是( )
A.2(eq \r(2)+eq \r(3)) B.4+2eq \r(3)
C.eq \r(2)+eq \r(3) D.eq \r(2)+2eq \r(3)
[解析] 如圖,由于O,M,N分別為F1F2,PF1,PF2的中點(diǎn),
所以O(shè)M∥PF2,ON∥PF1,且
|OM|=eq \f(1,2)|PF2|,|ON|=eq \f(1,2)|PF1|,
所以四邊形OMPN為平行四邊形,
所以?OMPN的周長為
2(|OM|+|ON|)=|PF1|+|PF2|=2a=2eq \r(3),
所以a=eq \r(3),又知a2=b2+c2,b2=1,
所以c2=a2-1=2,所以|F1F2|=2c=2eq \r(2),
所以△PF1F2的周長為2a+2c=2eq \r(3)+2eq \r(2)=2(eq \r(2)+eq \r(3)),故選A.
[答案] A
考法(三) 利用定義求最值
[例3] 設(shè)點(diǎn)P是橢圓C:eq \f(x2,8)+eq \f(y2,4)=1上的動(dòng)點(diǎn),F(xiàn)為橢圓C的右焦點(diǎn),定點(diǎn)A(2,1),則|PA|+|PF|的取值范圍是______________.
[解析] 如圖所示,設(shè)F′是橢圓的左焦點(diǎn),連接AF′,PF′,則F′(-2,0),
∴|AF′|=eq \r(42+12)=eq \r(17).
∵|PF|+|PF′|=2a=4eq \r(2),
∴|PA|+|PF|=|PA|+2a-|PF′|≤2a+|AF′|=4eq \r(2)+eq \r(17),
|PA|+|PF|=|PA|+2a-|PF′|
=2a-(|PF′|-|PA|)≥2a-|AF′|=4eq \r(2)-eq \r(17).
∴|PA|+|PF|的取值范圍是[4eq \r(2)-eq \r(17),4eq \r(2)+eq \r(17) ].
[答案] [4eq \r(2)-eq \r(17),4eq \r(2)+eq \r(17) ]
[方法技巧] 橢圓定義應(yīng)用的類型及方法
[針對(duì)訓(xùn)練]
1.(多選)(2021·日照模擬)已知P是橢圓eq \f(x2,9)+eq \f(y2,4)=1上一點(diǎn),橢圓的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,且cs∠F1PF2=eq \f(1,3),則( )
A.△PF1F2的周長為12 B.S△PF1F2=2eq \r(2)
C.點(diǎn)P到x軸的距離為eq \f(2\r(10),5) D.eq \(PF1,\s\up7(―→))·eq \(PF2,\s\up7(―→))=2
解析:選BCD 由橢圓方程知a=3,b=2,所以c=eq \r(5),所以|PF1|+|PF2|=6,于是△PF1F2的周長為2a+2c=6+2eq \r(5),故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;
在△PF1F2中,由余弦定理可得|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cs∠F1PF2=(|PF1|+|PF2|)2-2|PF1||PF2|-2|PF1|·|PF2|cs∠F1PF2,
所以20=36-2|PF1|·|PF2|-eq \f(2,3)|PF1||PF2|,解得|PF1||PF2|=6,
故S△PF1F2=eq \f(1,2)|PF1||PF2|sin∠F1PF2=eq \f(1,2)×6×eq \f(2\r(2),3)=2eq \r(2),故B選項(xiàng)正確;
設(shè)點(diǎn)P到x軸的距離為d,則S△PF1F2=eq \f(1,2)|F1F2|·d=eq \f(1,2)×2eq \r(5)d=2eq \r(2),解得d=eq \f(2\r(10),5),故C選項(xiàng)正確;
eq \(PF1,\s\up7(―→))·eq \(PF2,\s\up7(―→))=|eq \(PF1,\s\up7(―→))|·|eq \(PF2,\s\up7(―→))|cs∠F1PF2=6×eq \f(1,3)=2,故D選項(xiàng)正確.
2.(2021·惠州調(diào)研)已知橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的短軸長為2,上頂點(diǎn)為A,左頂點(diǎn)為B,左、右焦點(diǎn)分別是F1,F(xiàn)2,且△F1AB的面積為eq \f(2-\r(3),2),點(diǎn)P為橢圓上的任意一點(diǎn),則eq \f(1,|PF1|)+eq \f(1,|PF2|)的取值范圍是________.
解析:由已知得2b=2,故b=1,
∴a2-c2=b2=1. ①
∵△F1AB的面積為eq \f(2-\r(3),2),∴eq \f(1,2)(a-c)b=eq \f(2-\r(3),2),
∴a-c=2-eq \r(3). ②
由①②聯(lián)立解得,a=2,c=eq \r(3).
由橢圓的定義知|PF1|+|PF2|=2a=4,
∴eq \f(1,|PF1|)+eq \f(1,|PF2|)=eq \f(|PF1|+|PF2|,|PF1||PF2|)=eq \f(4,|PF1|?4-|PF1|?)=eq \f(4,-|PF1|2+4|PF1|),
又2-eq \r(3)≤|PF1|≤2+eq \r(3),
∴1≤-|PF1|2+4|PF1|≤4,∴1≤eq \f(1,|PF1|)+eq \f(1,|PF2|)≤4,
即eq \f(1,|PF1|)+eq \f(1,|PF2|)的取值范圍是[1,4].
答案:[1,4]
考點(diǎn)二 橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程
[例1] 過點(diǎn)(eq \r(3),-eq \r(5)),且與橢圓eq \f(y2,25)+eq \f(x2,9)=1有相同焦點(diǎn)的橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A.eq \f(x2,20)+eq \f(y2,4)=1 B.eq \f(x2,2\r(5))+eq \f(y2,4)=1
C.eq \f(y2,20)+eq \f(x2,4)=1 D.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,2\r(5))=1
[解析] 法一:定義法
橢圓eq \f(y2,25)+eq \f(x2,9)=1的焦點(diǎn)為(0,-4),(0,4),即c=4.
由橢圓的定義知,2a=eq \r(?\r(3)-0?2+?-\r(5)+4?2)+eq \r(?\r(3)-0?2+?-\r(5)-4?2),
解得a=2eq \r(5).
由c2=a2-b2,可得b2=4.
所以所求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(y2,20)+eq \f(x2,4)=1.故選C.
法二:待定系數(shù)法
設(shè)所求橢圓方程為eq \f(y2,25+k)+eq \f(x2,9+k)=1(k>-9),將點(diǎn)(eq \r(3),-eq \r(5))的坐標(biāo)代入,可得eq \f(?-\r(5)?2,25+k)+eq \f(?\r(3)?2,9+k)=1,
解得k=-5,
所以所求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(y2,20)+eq \f(x2,4)=1.故選C.
[答案] C
[例2] 如圖,已知橢圓C的中心為原點(diǎn)O,F(xiàn)(-5,0)為C的左焦點(diǎn),P為C上一點(diǎn),滿足|OP|=|OF|且|PF|=6,則橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A.eq \f(x2,36)+eq \f(y2,16)=1 B.eq \f(x2,40)+eq \f(y2,15)=1
C.eq \f(x2,49)+eq \f(y2,24)=1 D.eq \f(x2,45)+eq \f(y2,20)=1
[解析] 由題意可得c=5,設(shè)右焦點(diǎn)為F′,
連接PF′(圖略),由|OP|=|OF|=|OF′|知,
∠PFF′=∠FPO,∠OF′P=∠OPF′,
∴∠PFF′+∠OF′P=∠FPO+∠OPF′,
∴∠FPO+∠OPF′=90°,即PF⊥PF′.
在Rt△PFF′中,由勾股定理,
得|PF′|=eq \r(|FF′|2-|PF|2)=eq \r(102-62)=8,
由橢圓的定義,得|PF|+|PF′|=2a=6+8=14,
從而a=7,a2=49,
于是b2=a2-c2=49-25=24,
∴橢圓C的方程為eq \f(x2,49)+eq \f(y2,24)=1,故選C.
[答案] C
[方法技巧] 求橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的2種常用方法
[針對(duì)訓(xùn)練]
1.若直線x-2y+2=0經(jīng)過橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)和一個(gè)頂點(diǎn),則該橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A.eq \f(x2,5)+y2=1 B.eq \f(x2,4)+y2=1
C.eq \f(x2,5)+y2=1或eq \f(x2,4)+eq \f(y2,5)=1 D.以上答案都不正確
解析:選C 直線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)為(0,1),(-2,0),由題意知當(dāng)焦點(diǎn)在x軸上時(shí),c=2,b=1,所以a2=5,所求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(x2,5)+y2=1;當(dāng)焦點(diǎn)在y軸上時(shí),b=2,c=1,所以a2=5,所求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(y2,5)+eq \f(x2,4)=1.
2.一個(gè)橢圓的中心在原點(diǎn),焦點(diǎn)F1,F(xiàn)2在x軸上,P(2,eq \r(3))是橢圓上一點(diǎn),且|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等差數(shù)列,則橢圓的方程為( )
A.eq \f(x2,8)+eq \f(y2,6)=1 B.eq \f(x2,16)+eq \f(y2,6)=1
C.eq \f(x2,8)+eq \f(y2,4)=1 D.eq \f(x2,16)+eq \f(y2,4)=1
解析:選A 設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0).由點(diǎn)P(2,eq \r(3))在橢圓上知eq \f(4,a2)+eq \f(3,b2)=1.又|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等差數(shù)列,則|PF1|+|PF2|=2|F1F2|,即2a=2·2c,eq \f(c,a)=eq \f(1,2),又c2=a2-b2,聯(lián)立得a2=8,b2=6.所以橢圓方程為eq \f(x2,8)+eq \f(y2,6)=1.
考點(diǎn)三 橢圓的幾何性質(zhì)
考法(一) 求橢圓的離心率
[例1] (1)(2021·武漢模擬)已知橢圓方程為eq \f(x2,a)+eq \f(y2,b)=1,且a,b,a+b成等差數(shù)列,a,b,ab成等比數(shù)列,則此橢圓的離心率為( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(\r(3),3)
C.eq \f(\r(2),2) D.eq \f(\r(3),2)
(2)過橢圓C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a>b>0))的左焦點(diǎn)F的直線過C的上端點(diǎn)B,且與橢圓相交于點(diǎn)A,若eq \(BF,\s\up7(―→))=3eq \(FA,\s\up7(―→)),則C的離心率為( )
A.eq \f(1,3) B.eq \f(\r(3),3)
C.eq \f(\r(3),2) D.eq \f(\r(2),2)
[解析] (1)因?yàn)閍,b,a+b成等差數(shù)列,所以2b=a+a+b,即b=2a,又因?yàn)閍,b,ab成等比數(shù)列,b≠0,a≠0,所以b2=a·ab,即b=a2,所以a=2,b=4,橢圓方程為eq \f(x2,2)+eq \f(y2,4)=1,c=eq \r(4-2)=eq \r(2),所以離心率e=eq \f(\r(2),2).故選C.
(2)由題意可得B(0,b),F(xiàn)(-c,0),
由eq \(BF,\s\up7(―→))=3eq \(FA,\s\up7(―→)),得Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(4,3)c,-\f(b,3))),
又點(diǎn)A在橢圓上,則eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(4,3)c))2,a2)+eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(b,3)))2,b2)=1,
整理可得eq \f(16,9)·eq \f(c2,a2)=eq \f(8,9),
∴e2=eq \f(c2,a2)=eq \f(1,2),e=eq \f(\r(2),2).故選D.
[答案] (1)C (2)D
[方法技巧]
求橢圓離心率的3種方法
(1)直接求出a,c來求解e.通過已知條件列方程組,解出a,c的值.
(2)構(gòu)造a,c的齊次式,解出e.由已知條件得出關(guān)于a,c的二元齊次方程,然后轉(zhuǎn)化為關(guān)于離心率e的一元二次方程求解.
(3)通過取特殊值或特殊位置,求出離心率.
[提醒] 在解關(guān)于離心率e的二次方程時(shí),要注意利用橢圓的離心率e∈(0,1)進(jìn)行根的取舍,否則將產(chǎn)生增根.
考法(二) 求橢圓的離心率的范圍
[例2] (1)(2021·湛江模擬)已知橢圓C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1 (a>b>0),直線y=x與橢圓相交于A,B兩點(diǎn),若橢圓上存在異于A,B兩點(diǎn)的點(diǎn)P使得kPA·kPB∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3),0)),則離心率e的取值范圍為( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(6),3))) B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(6),3),1))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(2,3))) D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3),1))
(2)已知橢圓C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的右焦點(diǎn)為F,短軸的一個(gè)端點(diǎn)為P,直線l:4x-3y=0與橢圓C相交于A,B兩點(diǎn).若eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(AF))+eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(BF))=6,點(diǎn)P到直線l的距離不小于eq \f(6,5),則橢圓離心率的取值范圍是( )
A.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(5,9))) B.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(3),2)))
C.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(5),3))) D.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,3),\f(\r(3),2)))
[解析] (1)設(shè)P(x0,y0),直線y=x過原點(diǎn),由橢圓的對(duì)稱性設(shè)A(x1,y1),B(-x1, -y1),
kPAkPB=eq \f(y0-y1,x0-x1)×eq \f(y0+y1,x0+x1)=eq \f(y\\al(2,0)-y\\al(2,1),x\\al(2,0)-x\\al(2,1)).
又eq \f(x\\al(2,0),a2)+eq \f(y\\al(2,0),b2)=1,eq \f(x\\al(2,1),a2)+eq \f(y\\al(2,1),b2)=1,兩式做差,代入上式得kPAkPB=-eq \f(b2,a2)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3),0)),故0b>0)的左、右焦點(diǎn),若橢圓C上存在點(diǎn)P使∠F1PF2為鈍角,則橢圓C的離心率的取值范圍是( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),1)) B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),1))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(2),2))) D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))
解析:選A 設(shè)P(x0,y0),由題易知|x0|(xeq \\al(2,0)+yeq \\al(2,0))min,又yeq \\al(2,0)=b2-eq \f(b2,a2)xeq \\al(2,0),xeq \\al(2,0)b2,又b2=a2-c2,所以e2=eq \f(c2,a2)>eq \f(1,2),解得e>eq \f(\r(2),2),又00,m≠n),A(x1,y1),B(x2,y2)是橢圓上的兩點(diǎn),
把點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2)代入橢圓方程,
得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(x\\al(2,1),m)+\f(y\\al(2,1),n)=1,,\f(x\\al(2,2),m)+\f(y\\al(2,2),n)=1,))將兩式作差并整理得
eq \f(?x1-x2??x1+x2?,m)+eq \f(?y1-y2??y1+y2?,n)=0,
記弦AB的中點(diǎn)為M(x0,y0),
若x1≠x2,則eq \f(?y1-y2??y1+y2?,?x1-x2??x1+x2?)=-eq \f(n,m),
即eq \f(y1-y2,x1-x2)·eq \f(y0,x0)=-eq \f(n,m),
從而kAB·eq \f(y0,x0)=-eq \f(n,m),即kAB·kOM=-eq \f(n,m).
[應(yīng)用體驗(yàn)]
1.已知橢圓E:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的右焦點(diǎn)F(3,0),過點(diǎn)F的直線交E于A,B兩點(diǎn),若AB的中點(diǎn)坐標(biāo)為(1,-1),則E的方程為( )
A.eq \f(x2,45)+eq \f(y2,36)=1 B.eq \f(x2,36)+eq \f(y2,27)=1
C.eq \f(x2,27)+eq \f(y2,18)=1 D.eq \f(x2,18)+eq \f(y2,9)=1
解析:選D 設(shè)AB的中點(diǎn)為M(1,-1),
則kAB·kOM=-eq \f(b2,a2),
而kAB=kMF=eq \f(0-?-1?,3-1)=eq \f(1,2),kOM=-1,
故eq \f(1,2)×(-1)=-eq \f(b2,a2),故a2=2b2,①
又a2=b2+9,②
由①②解得a2=18,b2=9,
故橢圓E的方程為eq \f(x2,18)+eq \f(y2,9)=1.
2.如果AB是橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1的任意一條與x軸不垂直的弦,O為橢圓的中心,e為橢圓的離心率,M為AB的中點(diǎn),則kAB·kOM的值為( )
A.e-1 B.1-e
C.e2-1 D.1-e2
解析:選C 易知kAB·kOM=-eq \f(b2,a2)=eq \f(c2,a2)-1=e2-1.
二、創(chuàng)新考查方式——領(lǐng)悟高考新動(dòng)向
1.阿基米德(公元前287年—公元前212年)不僅是著名的物理學(xué)家,也是著名的數(shù)學(xué)家,他利用“逼近法”得到橢圓的面積除以圓周率等于橢圓的長半軸長與短半軸長的乘積.若橢圓C的對(duì)稱軸為坐標(biāo)軸,焦點(diǎn)在y軸上,且橢圓C的離心率為eq \f(\r(7),4),面積為12π,則橢圓C的方程為( )
A.eq \f(x2,9)+eq \f(y2,16)=1 B.eq \f(x2,3)+eq \f(y2,4)=1
C.eq \f(x2,18)+eq \f(y2,32)=1 D.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,36)=1
解析:選A 由題意可得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(abπ=12π,,\f(c,a)=\f(\r(7),4),,a2=b2+c2,))解得a=4,b=3,
因?yàn)闄E圓的焦點(diǎn)坐標(biāo)在y軸上,
所以橢圓方程為eq \f(x2,9)+eq \f(y2,16)=1.
2.(2021·宜昌夷陵中學(xué)模擬)“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器于2019年1月在月球背面成功著陸.如圖所示,假設(shè)“嫦娥四號(hào)”衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道飛向月球后,在月球附近一點(diǎn)P變軌進(jìn)入以月球球心F為一個(gè)焦點(diǎn)的橢圓軌道Ⅰ繞月飛行,之后衛(wèi)星在P點(diǎn)第二次變軌進(jìn)入仍以F為一個(gè)焦點(diǎn)的橢圓軌道Ⅱ繞月飛行,若用e1和e2分別表示橢圓軌道Ⅰ和Ⅱ的離心率,則( )
A.e1>e2
B.e1a2>0,c1>c2>0,且a1-c1=a2-c2.
令a1-c1=a2-c2=t,t>0,則a1=t+c1,a2=t+c2.
所以eq \f(1,e1)=eq \f(a1,c1)=eq \f(c1+t,c1)=1+eq \f(t,c1),
eq \f(1,e2)=eq \f(a2,c2)=eq \f(c2+t,c2)=1+eq \f(t,c2).
因?yàn)閏1>c2>0,t>0,所以eq \f(t,c1)b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,離心率為eq \f(\r(3),3),過F2的直線l交C于A,B兩點(diǎn),若△AF1B的周長為4eq \r(3),則C的方程為( )
A.eq \f(x2,3)+eq \f(y2,2)=1 B.eq \f(x2,3)+y2=1
C.eq \f(x2,12)+eq \f(y2,8)=1 D.eq \f(x2,12)+eq \f(y2,4)=1
解析:選A ∵△AF1B的周長為4eq \r(3),
∴由橢圓的定義可知4a=4eq \r(3),
∴a=eq \r(3),∵e=eq \f(c,a)=eq \f(\r(3),3),∴c=1,
∴b2=a2-c2=2,∴C的方程為eq \f(x2,3)+eq \f(y2,2)=1,故選A.
5.(2021年1月新高考八省聯(lián)考卷)橢圓eq \f(x2,m2+1)+eq \f(y2,m2)=1(m>0)的焦點(diǎn)為F1,F(xiàn)2,上頂點(diǎn)為A,若∠F1AF2=eq \f(π,3),則m=( )
A.1 B.eq \r(2)
C.eq \r(3) D.2
解析:選C ∵c=eq \r(m2+1-m2)=1,b=m,由∠F1AF2=eq \f(π,3),得∠F1AO=eq \f(π,6),
∴tan∠F1AO=eq \f(1,m)=eq \f(\r(3),3),解得m=eq \r(3),故選C.
6.已知F1,F(xiàn)2是橢圓C的兩個(gè)焦點(diǎn),P是C上的一點(diǎn).若PF1⊥PF2,且∠PF2F1=60°,則C的離心率為( )
A.1-eq \f(\r(3),2) B.2-eq \r(3)
C.eq \f(\r(3)-1,2) D.eq \r(3)-1
解析:選D 由題設(shè)知∠F1PF2=90°,∠PF2F1=60°,|F1F2|=2c,所以|PF2|=c,|PF1|=eq \r(3)c.由橢圓的定義得|PF1|+|PF2|=2a,即eq \r(3)c+c=2a,所以(eq \r(3)+1)c=2a,故橢圓C的離心率e=eq \f(c,a)=eq \f(2,\r(3)+1)=eq \r(3)-1.故選D.
二、綜合練——練思維敏銳度
1.橢圓以x軸和y軸為對(duì)稱軸,經(jīng)過點(diǎn)(2,0),長軸長是短軸長的2倍,則橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A.eq \f(x2,4)+y2=1 B.eq \f(y2,16)+eq \f(x2,4)=1
C.eq \f(x2,4)+y2=1或eq \f(y2,16)+eq \f(x2,4)=1 D.eq \f(x2,4)+y2=1或eq \f(y2,4)+x2=1
解析:選C 由題意知,橢圓的長軸長是短軸長的2倍,即a=2b.因?yàn)闄E圓經(jīng)過點(diǎn)(2,0),所以若焦點(diǎn)在x軸上,則a=2,b=1,橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(x2,4)+y2=1;若焦點(diǎn)在y軸上,則a=4,b=2,橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(y2,16)+eq \f(x2,4)=1,故選C.
2.設(shè)F1,F(xiàn)2分別是橢圓eq \f(x2,25)+eq \f(y2,16)=1的左、右焦點(diǎn),P為橢圓上一點(diǎn),M是F1P的中點(diǎn),|OM|=3,則P點(diǎn)到橢圓左焦點(diǎn)的距離為( )
A.4 B.3
C.2 D.5
解析:選A 連接PF2,由題意知,a=5,在△PF1F2中,|OM|=eq \f(1,2)|PF2|=3,∴|PF2|=6,∴|PF1|=2a-|PF2|=10-6=4.故選A.
3.與橢圓9x2+4y2=36有相同焦點(diǎn),且短軸長為2的橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A.eq \f(x2,2)+eq \f(y2,4)=1 B.x2+eq \f(y2,6)=1
C.eq \f(x2,6)+y2=1 D.eq \f(x2,8)+eq \f(y2,5)=1
解析:選B 橢圓9x2+4y2=36可化為eq \f(x2,4)+eq \f(y2,9)=1,可知焦點(diǎn)在y軸上,焦點(diǎn)坐標(biāo)為(0,±eq \r(5)),
故可設(shè)所求橢圓方程為eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1(a>b>0),則c=eq \r(5).
又2b=2,即b=1,所以a2=b2+c2=6,
則所求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2+eq \f(y2,6)=1.
4.直線l經(jīng)過橢圓的一個(gè)頂點(diǎn)和一個(gè)焦點(diǎn),若橢圓中心到l的距離為其短軸長的eq \f(1,4),則該橢圓的離心率為( )
A.eq \f(1,3) B.eq \f(1,2)
C.eq \f(2,3) D.eq \f(3,4)
解析:選B 不妨設(shè)直線l經(jīng)過橢圓的一個(gè)頂點(diǎn)B(0,b)和一個(gè)焦點(diǎn)F(c,0),則直線l的方程為eq \f(x,c)+eq \f(y,b)=1,即bx+cy-bc=0.由題意知eq \f(|-bc|,\r(b2+c2))=eq \f(1,4)×2b,解得eq \f(c,a)=eq \f(1,2),即e=eq \f(1,2).故選B.
5.(多選)設(shè)橢圓eq \f(x2,9)+eq \f(y2,3)=1的右焦點(diǎn)為F,直線y=m(00)的兩個(gè)焦點(diǎn),P為橢圓C上的一個(gè)點(diǎn),且PF1⊥PF2,若△PF1F2的面積為9,周長為18,則橢圓C的方程為________.
解析:∵PF1⊥PF2,∴△PF1F2為直角三角形,
又知△PF1F2的面積為9,∴eq \f(1,2)|PF1|·|PF2|=9,
得|PF1|·|PF2|=18.
在Rt△PF1F2中,由勾股定理得|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,由橢圓定義知|PF1|+|PF2|=2a,
∴(|PF1|+|PF2|)2-2|PF1||PF2|=|F1F2|2,即4a2-36=4c2,∴a2-c2=9,即b2=9,又知b>0,∴b=3,
∵△PF1F2的周長為18,∴2a+2c=18,即a+c=9,①
又知a2-c2=9,∴a-c=1.②
由①②得a=5,c=4,∴所求的橢圓方程為eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1.
答案:eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1
11.已知橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),點(diǎn)P是橢圓在第一象限上的點(diǎn),F(xiàn)1,F(xiàn)2分別為橢圓的左、右焦點(diǎn),O是坐標(biāo)原點(diǎn),過F2作∠F1PF2的外角的平分線的垂線,垂足為A,若|OA|=2b,則橢圓的離心率為________.
解析:如圖,延長F2A交F1P于點(diǎn)M,由題意可知|PM|=|PF2|,
由橢圓定義可知
|PF1|+|PF2|=2a,
故有|PF1|+|PM|=|MF1|=2a.連接OA,知OA是△F1F2M的中位線,∴|OA|=eq \f(1,2)|MF1|=a,
由|OA|=2b,得2b=a,則a2=4b2=4(a2-c2),
即c2=eq \f(3,4)a2,∴e=eq \f(c,a)=eq \f(\r(3),2).
答案:eq \f(\r(3),2)
12.設(shè)橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,上、下頂點(diǎn)分別為A,B,直線AF2與該橢圓交于A,M兩點(diǎn).若∠F1AF2=90°,則直線BM的斜率為________.
解析:∵∠F1AF2=90°,
∴a=eq \r(2)b,即橢圓方程為eq \f(x2,2b2)+eq \f(y2,b2)=1.
設(shè)Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(m,n)),Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,b)),Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,-b)),且eq \f(m2,2b2)+eq \f(n2,b2)=1,
即n2-b2=-eq \f(m2,2),
kAMkBM=eq \f(n-b,m)·eq \f(n+b,m)=eq \f(n2-b2,m2)=eq \f(-\f(m2,2),m2)=-eq \f(1,2),
又kAM=-1,∴kBM=eq \f(1,2).
答案:eq \f(1,2)
13.(2020·全國卷Ⅲ)已知橢圓C:eq \f(x2,25)+eq \f(y2,m2)=1(00.
由已知可得B(5,0),直線BP的方程為y=-eq \f(1,yQ)(x-5),
所以|BP|=y(tǒng)Peq \r(1+y\\al(2,Q)),|BQ|=eq \r(1+y\\al(2,Q)).
因?yàn)閨BP|=|BQ|,所以yP=1,
將yP=1代入C的方程,解得xP=3或-3.
由直線BP的方程得yQ=2或8.
所以點(diǎn)P,Q的坐標(biāo)分別為P1(3,1),Q1(6,2);P2(-3,1),Q2(6,8).
|P1Q1|=eq \r(10),直線P1Q1的方程為y=eq \f(1,3)x,點(diǎn)A(-5,0)到直線P1Q1的距離為eq \f(\r(10),2),
故△AP1Q1的面積為eq \f(1,2)×eq \f(\r(10),2)×eq \r(10)=eq \f(5,2);
|P2Q2|=eq \r(130),直線P2Q2的方程為y=eq \f(7,9)x+eq \f(10,3),點(diǎn)A到直線P2Q2的距離為eq \f(\r(130),26),
故△AP2Q2的面積為eq \f(1,2)×eq \f(\r(130),26)×eq \r(130)=eq \f(5,2).
綜上,△APQ的面積為eq \f(5,2).
14.已知橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),F(xiàn)1,F(xiàn)2分別為橢圓的左、右焦點(diǎn),A為橢圓的上頂點(diǎn),直線AF2交橢圓于另一點(diǎn)B.
(1)若∠F1AB=90°,求橢圓的離心率;
(2)若eq \(AF2,\s\up7(―→))=2eq \(F2B,\s\up7(―→)),eq \(AF1,\s\up7(―→))·eq \(AB,\s\up7(―→))=eq \f(3,2),求橢圓的方程.
解:(1)若∠F1AB=90°,則△AOF2為等腰直角三角形,所以有|OA|=|OF2|,即b=c.
所以a=eq \r(2)c,e=eq \f(c,a)=eq \f(\r(2),2).
(2)由題知A(0,b),F(xiàn)1(-c,0),F(xiàn)2(c,0),
其中c=eq \r(a2-b2),設(shè)B(x,y).
由eq \(AF2,\s\up7(―→))=2eq \(F2B,\s\up7(―→)),得(c,-b)=2(x-c,y),
解得x=eq \f(3c,2),y=-eq \f(b,2),即Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3c,2),-\f(b,2))).
將B點(diǎn)坐標(biāo)代入eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1,得eq \f(\f(9,4)c2,a2)+eq \f(\f(b2,4),b2)=1,
即eq \f(9c2,4a2)+eq \f(1,4)=1,解得a2=3c2.①
又由eq \(AF1,\s\up7(―→))·eq \(AB,\s\up7(―→))=(-c,-b)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3c,2),-\f(3b,2)))=eq \f(3,2),
得b2-c2=1,即有a2-2c2=1.②
由①②解得c2=1,a2=3,從而有b2=2.
所以橢圓的方程為eq \f(x2,3)+eq \f(y2,2)=1.
三、自選練——練高考區(qū)分度
1.已知橢圓C的焦點(diǎn)為F1(-1,0),F(xiàn)2(1,0),過F2的直線與C交于A,B兩點(diǎn),若|AF2|=3|BF2|,|BF1|=5|BF2|,則C的方程為( )
A.eq \f(x2,2)+y2=1 B.eq \f(x2,3)+eq \f(y2,2)=1
C.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1 D.eq \f(x2,5)+eq \f(y2,4)=1
解析:選A 設(shè)橢圓的長軸長為2a,短軸長為2b.
∵|AF2|=3|BF2|,∴|AB|=4|BF2|.
又|BF1|=5|BF2|,|BF1|+|BF2|=2a,
∴|BF2|=eq \f(a,3),∴|AF2|=a,|BF1|=eq \f(5,3)a.
∵|AF1|+|AF2|=2a,∴|AF1|=a,
∴|AF1|=|AF2|,∴A在y軸上.
如圖所示,在Rt△AF2O中,
cs∠AF2O=eq \f(1,a).
在△BF1F2中,由余弦定理可得
cs∠BF2F1=eq \f(4+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a,3)))2-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5,3)a))2,2×2×\f(a,3))=eq \f(3-2a2,a),
根據(jù)cs∠AF2O+cs∠BF2F1=0,可得eq \f(1,a)+eq \f(3-2a2,a)=0,解得a2=2,∴b2=a2-c2=2-1=1.
∴橢圓C的方程為eq \f(x2,2)+y2=1.故選A.
2.已知橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)上有一點(diǎn)A,它關(guān)于原點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)為B,點(diǎn)F為橢圓的右焦點(diǎn),且AF⊥BF,設(shè)∠ABF=α,且α∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,12),\f(π,6))),則該橢圓的離心率e的取值范圍為( )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\r(3)-1,\f(\r(6),3))) B.(eq \r(3)-1,1)
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(6),4),\f(\r(6),3))) D.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(6),3)))
解析:選A 如圖所示,設(shè)橢圓的左焦點(diǎn)為F′,連接AF′,BF′,則四邊形AFBF′為矩形,因此|AB|=|FF′|=2c,|AF|+|BF|=2a,|AF|=2csin α,|BF|=2ccs α,
∴2csin α+2ccs α=2a,
∴e=eq \f(1,sin α+cs α)=eq \f(1,\r(2)sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(π,4)))).
∵α∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,12),\f(π,6))),∴α+eq \f(π,4)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,3),\f(5π,12))),
∴sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(π,4)))∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(3),2),\f(\r(2)+\r(6),4))),
∴eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(π,4)))∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(6),2),\f(1+\r(3),2))),
∴e∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\r(3)-1,\f(\r(6),3))).故選A.
3.如圖所示,A1,A2是橢圓C:eq \f(x2,18)+eq \f(y2,9)=1的短軸端點(diǎn),點(diǎn)M在橢圓上運(yùn)動(dòng),且點(diǎn)M不與A1,A2重合,點(diǎn)N滿足NA1⊥MA1,NA2⊥MA2,則eq \f(S△MA1A2,S△NA1A2)=( )
A.2 B.3
C.4 D.eq \f(5,2)
解析:選A 由題意知A1(0,3),A2(0,-3).
設(shè)M(x0,y0),N(x1,y1),則直線MA1的斜率為kMA1=eq \f(y0-3,x0).
由NA1⊥MA1,可得NA1的斜率為k NA1=-eq \f(x0,y0-3).
于是直線NA1的方程為y=-eq \f(x0,y0-3)x+3. ①
同理,NA2的方程為y=-eq \f(x0,y0+3)x-3. ②
聯(lián)立①②消去y,得x=x1=eq \f(y\\al(2,0)-9,x0).
因?yàn)镸(x0,y0)在橢圓eq \f(x2,18)+eq \f(y2,9)=1上,所以eq \f(x\\al(2,0),18)+eq \f(y\\al(2,0),9)=1,從而yeq \\al(2,0)-9=-eq \f(x\\al(2,0),2),所以x1=-eq \f(x0,2),所以eq \f(S△MA1A2,S△NA1A2)=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(x0,x1)))=2.故選A.標(biāo)準(zhǔn)方程
eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)
eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1(a>b>0)
圖形
性 質(zhì)
范圍
-a≤x≤a,-b≤y≤b
-b≤x≤b,-a≤y≤a
對(duì)稱性
對(duì)稱軸:坐標(biāo)軸;對(duì)稱中心:(0,0)
頂點(diǎn)
A1(-a,0),A2(a,0),B1(0,-b),B2(0,b)
A1(0,-a),A2(0,a),B1(-b,0),B2(b,0)
離心率
e=eq \f(c,a),且e∈(0,1)
a,b,c的關(guān)系
c2=a2-b2
求方程
通過對(duì)題設(shè)條件分析、轉(zhuǎn)化后,能夠明確動(dòng)點(diǎn)滿足橢圓的定義,便可直接求解其軌跡方程
焦點(diǎn)三角形問題
利用定義求焦點(diǎn)三角形的周長和面積.解決焦點(diǎn)三角形問題常利用橢圓的定義、正弦定理或余弦定理,其中|PF1|+|PF2|=2a兩邊平方是常用技巧
求最值
抓住|PF1|與|PF2|之和為定值,可聯(lián)系到利用基本不等式求|PF1|·|PF2|的最值;利用定義|PF1|+|PF2|=2a轉(zhuǎn)化或變形,借助三角形性質(zhì)求最值
定義法
根據(jù)橢圓的定義,確定a2,b2的值,結(jié)合焦點(diǎn)位置可寫出橢圓方程
待定系
數(shù)法
若焦點(diǎn)位置明確,則可設(shè)出橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,結(jié)合已知條件求出a,b;若焦點(diǎn)位置不明確,則需要分焦點(diǎn)在x軸上和y軸上兩種情況討論,也可設(shè)橢圓的方程為Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B)
方法
解讀
適合題型
幾何法
利用橢圓的幾何性質(zhì),設(shè)P(x0,y0)為橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)上一點(diǎn),則|x0|≤a,a-c≤|PF1|≤a+c等,建立不等關(guān)系,或者根據(jù)幾何圖形的臨界情況建立不等關(guān)系
題設(shè)條件有明顯的幾何關(guān)系
直接法
根據(jù)題目中給出的條件或根據(jù)已知條件得出不等關(guān)系,直接轉(zhuǎn)化為含有a,b,c的不等關(guān)系式
題設(shè)條件直接有不等關(guān)系
這是一份新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)教案第8章第5節(jié) 雙曲線(含解析),共25頁。
這是一份新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)教案第6章第4節(jié) 數(shù)列求和(含解析),共14頁。
這是一份新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)教案第5章第4節(jié) 復(fù)數(shù)(含解析),共12頁。
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